金屬材料焊接中的主要缺陷及防止措施研究

周永升 張松鋒 王強(qiáng) 周小宇 谷雨 周小東

摘 要：在進(jìn)行金屬材料的焊接時(shí)，產(chǎn)生焊接缺陷的情況是不能避免的。而下文就專門針對在我們進(jìn)行焊接過程中金屬材料以及鋼制設(shè)備所出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)總結(jié)，根據(jù)結(jié)果分析出在金屬焊接時(shí)我們所要解決的主要問題。本文據(jù)此總結(jié)了在遇到焊縫缺陷時(shí)所要采取的有效措施以及保證焊接質(zhì)量的有效方法，以期對同行起到參考作用。

關(guān)鍵詞：焊接缺陷;防止措施;金屬材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.023

0 引言

根據(jù)對焊接成品問題的檢測與資料匯總數(shù)據(jù)，在所有材料缺陷中，約有百分之40的成品缺陷是焊接缺陷所導(dǎo)致的。因此要預(yù)防金屬缺陷，就一定先要預(yù)防焊接缺陷。而在實(shí)際中，焊接缺陷的出現(xiàn)常是因?yàn)榘惭b技術(shù)水平低下、時(shí)間緊、監(jiān)督不力而產(chǎn)生的。因此想要將焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi)，我們就必須要嚴(yán)格把握好焊接質(zhì)量并在焊接后進(jìn)行檢查。焊接缺陷主要有以下幾種：裂紋、沒有焊透、產(chǎn)生了氣孔等。這些缺陷會(huì)導(dǎo)致焊接的面積變小，從而影響到焊件的強(qiáng)度，進(jìn)而使焊件產(chǎn)生裂紋。而在這些焊接缺陷中，最為不可取的當(dāng)屬裂紋和氣孔。就此，本文分析了在生活常見焊接缺陷的產(chǎn)生原因以及如何防止其出現(xiàn)的有效舉措。

1 焊接裂紋

作為對焊件影響最大的焊接缺陷，一旦出現(xiàn)就會(huì)對焊件的結(jié)構(gòu)造成極其惡劣的影響，造成的后果極其嚴(yán)重。焊接中產(chǎn)生的裂紋一般分為冷裂紋和熱裂紋兩種。

1.1 熱裂紋及其防止措施

（1）熱裂紋。熱裂紋指的是焊接后的焊液結(jié)晶從液態(tài)變成固態(tài)時(shí)造成的缺陷，絕大多數(shù)熱裂紋會(huì)在焊縫的中間位置出現(xiàn)。

（2）熱裂紋產(chǎn)生的原因。因?yàn)樵诤附訒r(shí)融化的金屬中，存在著一些雜質(zhì)，因其熔點(diǎn)較焊接物低因此凝固的較晚，且在凝固之后的強(qiáng)度還很低，而在金屬焊接的凝固過程中，如果此時(shí)焊接金屬外部的約束力很大，那么在焊液的凝固和伸縮下，焊縫有時(shí)會(huì)被拉開或者在其凝固后被拉開，進(jìn)而導(dǎo)致晶體裂開，形成熱裂紋。

（3）預(yù)防熱裂紋產(chǎn)生的措施。嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行焊接，選用合適的焊接工具，以此減輕焊接中造成的裂紋;焊接是的工藝參數(shù)驗(yàn)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，減慢焊接后的金屬冷卻速度，盡可能使焊縫美觀;采用小電流多層多道焊的焊接方式，可以減少裂縫的出現(xiàn)幾率。

1.2 冷裂紋及其防止措施

（1）冷裂紋。冷裂紋指的是焊接的金屬在冷卻時(shí)或者冷卻完成之后因其本身受到低溫產(chǎn)生的裂痕。冷裂紋的出現(xiàn)時(shí)間分為兩種：焊后迅速出現(xiàn)或冷卻一段時(shí)間后出現(xiàn)。

（2）冷裂紋產(chǎn)生的原因。在焊接過程中，因?yàn)楹讣臏囟群芨?，如此循環(huán)往復(fù)，熱影響區(qū)會(huì)被持續(xù)高溫加熱，從而產(chǎn)生淬硬組織，又因在焊接縫隙中有著過量的擴(kuò)散氫，使得焊縫承載了超過自身強(qiáng)度的拘束應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋的發(fā)生。

（3）預(yù)防產(chǎn)生冷裂紋的措施。焊接前準(zhǔn)備：焊接前把焊接接口附近的油污和銹跡等仔細(xì)打理干凈;焊接材料需要妥善保管，保存在干燥的地方，防止焊件因?yàn)槲×丝諝庵械乃质艹睂?dǎo)致的含氫量增加。

焊接時(shí)的注意事項(xiàng)：盡量盡可能選擇含氫量低的焊條，以減少焊接時(shí)在焊縫中累積的擴(kuò)散氫含量;選擇合適的焊接工藝和焊接程序（比如：在焊接前先預(yù)熱、在焊接后緩慢冷卻、焊接時(shí)使用多層多道焊接、控制穩(wěn)定的層間溫度、使用分段退焊的方式進(jìn)行焊接等）。

2 夾渣

2.1 夾渣的概念

夾渣是進(jìn)行焊接過程中常見的一種缺陷，是指焊接過程中沒有被排出的質(zhì)輕且強(qiáng)度低的熔渣，它的出現(xiàn)會(huì)使焊縫的強(qiáng)度降低、致密性變差。

2.2 產(chǎn)生夾渣的主要原因

焊前處理焊件處理不當(dāng)導(dǎo)致的坡口的角度太小、焊接時(shí)由于電壓或選擇不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻碾娏魈』蛘吆附訒r(shí)速度過快都會(huì)產(chǎn)生夾渣;如果選用了酸性焊條，焊接時(shí)運(yùn)條方法不正確會(huì)形成糊渣。

2.3 預(yù)防夾渣出現(xiàn)的措施

在焊接前，正確選擇合適的坡口并仔細(xì)清理坡口邊緣，使坡口潔凈干燥;在進(jìn)行焊接時(shí)，調(diào)整至合適的焊接電流，并保證焊接時(shí)的速率一致。

3 焊接缺陷的修補(bǔ)措施

（1）要對焊工進(jìn)行操作技能培訓(xùn)并實(shí)施考核制度，提高其工作水平。

（2）嚴(yán)禁選擇過大或過小的電流進(jìn)行焊接，應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)暮附庸に嚒?/p>

（3）在必要時(shí)，例如用手工電弧焊進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)該在焊接時(shí)控制好焊接能量，在焊接過程中，即使出現(xiàn)小的缺陷都不能半途停止，確保焊接程序一次性完成。

（4）要加強(qiáng)焊接現(xiàn)場的監(jiān)督、檢驗(yàn)工作。金屬焊接時(shí)，要在現(xiàn)場嚴(yán)密監(jiān)督其焊接過程，要從根本上預(yù)防金屬焊接缺陷的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

綜上，我們在焊接過程中，要嚴(yán)格遵守焊接流程的相關(guān)制度，認(rèn)真執(zhí)行工藝流程，以降低焊接缺陷的產(chǎn)生，而一旦出現(xiàn)缺陷就要及時(shí)修正。關(guān)于裂紋，我們需要先仔細(xì)檢查，確定其類型，然后究其原因，再進(jìn)行修理缺陷;對于夾渣等缺陷，我們也要采取措施清理缺陷，再按照相關(guān)規(guī)定工序進(jìn)行焊接。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（51671164）資助

作者簡介：周永升（1990-），男，河南漯河人，碩士研究生，助教，研究方向：金屬焊接。